通过指向类的第一个成员的指针访问成员是否是未定义的行为[重复]

Question

我正在玩弄一个类，我想用operator[] 对其进行索引，同时还能够访问这些字段。

我在我正在尝试做的事情下方附加了一个 MCVE，它能够通过变量本身访问成员变量，但也可以使用一些指针偏移量（例如：如果有一个 a 和b，然后我可以通过名称访问b，或者如果它们是相同的类型并且按顺序定位而没有填充，则可以通过&a + 1访问它。

我担心我会遇到未定义的行为并且不会知道。最初我试图做一个“与1）浮动成员和2）浮动数组的联合”，但我发现它是undefined behavior。如果我要在下面做的是未定义的行为但无法找到它，我尝试在标准中查找（这显然并不意味着它不存在，我很容易错过它）。

由于我也使用 CRTP 来执行此操作，因此我认为，因为我正在向自己强制转换，只要继承不提供任何成员就应该没问题。

为了确保这在 C++ 中可能是合法的，我添加了一堆静态断言：

• 确保它是标准布局，因此我可以将 offsetof 用于其他静态断言 static_assert(std::is_standard_layout_v<Color>);
• 确保它是微不足道的static_assert(std::is_trivial_v<Color>);
• 确保偏移是连续的static_assert(offsetof(Color, r) == 0);、static_assert(offsetof(Color, g) == sizeof(float));、static_assert(offsetof(Color, b) == 2 * sizeof(float));
• 确保没有从继承static_assert(sizeof(Color) == 3 * sizeof(float)); 向类添加任何内容

代码：

#include <iostream>

using namespace std;

template <typename T>
class ColorCRTP {
    T& getInstance() {
        return *static_cast<T*>(this);
    }

public:
    // Is it UB to do this when we set values from the
    // fields themselves in the actual class?
    float& operator[](size_t index) {
        // Assume the inheriting class *always* is only a
        // series of sequential members of the exact same
        // type.
        return *(&getInstance().r + index);
    }
};

struct Color : ColorCRTP<Color> {
    float r;
    float g;
    float b;

    Color() = default;
    Color(float r, float g, float b) : r(r), g(g), b(b) { }
};

// Do these help guarantee that I am not performing UB?
static_assert(std::is_standard_layout_v<Color>);
static_assert(std::is_trivial_v<Color>);
static_assert(offsetof(Color, r) == 0);
static_assert(offsetof(Color, g) == sizeof(float));
static_assert(offsetof(Color, b) == 2 * sizeof(float));
static_assert(sizeof(Color) == 3 * sizeof(float));

int main() {
    Color c{0.5f, 0.75f, 1.0f};

    c.g = 0.123f;        
    cout << c[1] << " = " << c.g << endl;

    c[1] = 0.321f; // This is legal or UB?
    cout << c[1] << " = " << c.g << endl;
}

我是否违反了标准并通过执行上述操作来调用未定义的行为？当然，假设没有提供超出范围的索引。

由于r 是第一个成员，我不知道6.7.2 part 4.3 是否让我更加放心，因为我以安全的方式引用了第一个成员。

Answer 1

你的程序的行为是未定义的。

指针算法只在数组中有效。并且r、g、b 不构成数组。

最好的办法是使用包含 3 个标签的 switch 块重新编码 float& operator[](size_t)。